華為「鴻蒙」出世：全球首個微內(nèi)核全場景分布式OS，可取代安卓，發(fā)布即開源

水蘊樓1 2019-08-09

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機(jī)器之心報道

機(jī)器之心編輯部

華為自研的鴻蒙系統(tǒng)究竟有多強大？剛剛，余承東在 HDC 2019 上為我們揭開了它的面紗——鴻蒙 OS，是一個劃時代的全新操作系統(tǒng)。

這是華為歷史上規(guī)模最大的一次開發(fā)者大會，除了萬眾矚目的鴻蒙系統(tǒng)之外，華為 EMUI10 系統(tǒng)、搭載海思鴻鵠 818 智能芯片的「榮耀智慧屏」也會在大會上陸續(xù)亮相。

「未來 5 到 10 年華為的消費者戰(zhàn)略是：全場景智慧生活。我們要提供全場景、全連接的智慧生活體驗，而 AI 將是其核心驅(qū)動力。」華為消費者業(yè)務(wù) CEO 余承東表示。

作為華為研發(fā)七年之久、作為殺手锏存在的「鴻蒙」系統(tǒng)，旨在替代并革新被廣泛采用的安卓，實現(xiàn)更佳性能及安全性。

以鴻蒙為景柱：面向所有智能設(shè)備

余承東首先表示，鴻蒙是全球第一個微內(nèi)核、面向 AI 全場景的分布式 OS。

操作系統(tǒng)是軟件架構(gòu)的核心。在計算機(jī)上，微軟一家獨大，而在移動設(shè)備上，安卓和蘋果占據(jù)了手機(jī)操作系統(tǒng)市場，形成了雙頭壟斷的格局。華為的鴻蒙系統(tǒng)，則面向物聯(lián)網(wǎng)和 5G 時代。余承東表示，為了研發(fā)鴻蒙系統(tǒng)，華為投入了約 4000 人的開發(fā)力量。

鴻蒙 OS 打通了手機(jī)、電腦、平板、電視、汽車、智能穿戴，在所有設(shè)備上使用統(tǒng)一的操作系統(tǒng)，與此同時，新系統(tǒng)還兼容全部安卓應(yīng)用和所有 Web 應(yīng)用。

「為了打造屬于未來的全場景互聯(lián)時代，我們要有全新的操作系統(tǒng)。過去的 Linux、Windows、Mac 等是為 PC 時代準(zhǔn)備的，手機(jī)時代安卓和 IOS 逐漸流行。而在未來，萬物互聯(lián)的形式對于應(yīng)用的開發(fā)壓力很大，而生態(tài)的協(xié)同工作也將變得非常困難?！褂喑袞|表示。

華為將鴻蒙系統(tǒng)的英文名字定為 Harmony，希望能夠為這個世界帶來更多的和諧。

更安全、可擴(kuò)展的微內(nèi)核

目前，安卓等操作系統(tǒng)采用的都是宏內(nèi)核，所有系統(tǒng)服務(wù)都被集中在內(nèi)核里，包括文件系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動、虛擬內(nèi)存管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧等。由于代碼量龐大，這種形式面臨著安全漏洞多、可擴(kuò)展性差等問題。

據(jù)余承東介紹，安卓操作系統(tǒng)的代碼超過 1 億行，光內(nèi)核這一項超過了 2000 萬行，但用戶真正調(diào)用到的代碼只有其中的 8%。如此龐大冗余的設(shè)計需要非常高的硬件消耗，這不符合 IoT 設(shè)備的要求。

今天的操作系統(tǒng)中，軟件生態(tài)和硬件綁定，每個軟件的開發(fā)需要和相應(yīng)的硬件平臺綁定，這樣不利于開發(fā)者開發(fā)統(tǒng)一功能的應(yīng)用，也降低了用戶在不同平臺上獲得統(tǒng)一的使用體驗。

而在物聯(lián)網(wǎng)時代，多種終端的出現(xiàn)也提高了硬件的要求。多種多樣的終端設(shè)備中，每一種設(shè)備對系統(tǒng)、內(nèi)存、能耗等的需求都不同，缺乏一種統(tǒng)一的內(nèi)核架構(gòu)統(tǒng)一所有的終端設(shè)備。此外，各種各樣終端互聯(lián)對設(shè)備提出了更高的安全要求。

以上問題說明，以微內(nèi)核為核心的下一代操作系統(tǒng)的開發(fā)勢在必行。因此，各大公司都希望通過使用微內(nèi)核開發(fā)的操作系統(tǒng)，實現(xiàn)一套軟件架構(gòu)在多種硬件平臺上進(jìn)行運行。例如，今天以 Linux 為核心的宏內(nèi)核系統(tǒng)，正逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楣雀?Fuchsia 這樣的微內(nèi)核系統(tǒng)。

然而，即使 Fuchsia 也不是分布式的，在性能上仍不能達(dá)到最極致的高效。

余承東在大會上表示：「我們要提供全場景的未來 OS，我們希望系統(tǒng)和硬件解耦，能夠彈性部署，我們希望應(yīng)用能夠一次開發(fā)多次部署?！?/section>

因此，采用微內(nèi)核的鴻蒙 OS 橫空出世。相比于宏內(nèi)核，微內(nèi)核只提供最基礎(chǔ)的系統(tǒng)服務(wù)，而其他功能都在內(nèi)核之外以用戶態(tài)來實現(xiàn)。

鴻蒙 OS 實現(xiàn)了軟件系統(tǒng)和硬件平臺的模塊化解耦，可以應(yīng)對不同的設(shè)備進(jìn)行部署。

例如，個人電腦、手機(jī)、可穿戴設(shè)備、智能音箱、物聯(lián)網(wǎng)傳感器目前是無法使用同一個操作系統(tǒng)的，因為這些硬件平臺的物理內(nèi)存、依賴環(huán)境、基礎(chǔ)服務(wù)等完全不同。

使用鴻蒙 OS，可以根據(jù)設(shè)備的內(nèi)存和運行環(huán)境進(jìn)行加載。

不管是硬件能力強還是硬件能力弱的硬件平臺，都可以在統(tǒng)一的系統(tǒng)上加載和部署。這種系統(tǒng)可以在數(shù) Gb 內(nèi)存的手機(jī)上部署，也可以在只有 Kb 內(nèi)存上的傳感器上部署。

使用微內(nèi)核還可以提高系統(tǒng)的安全性，也降低了維護(hù)難度，提升了可擴(kuò)展性。因為用戶態(tài)服務(wù)模塊是獨立的，微內(nèi)核系統(tǒng)天然支持分布式運算。

華為鴻蒙 OS 是非常安全的系統(tǒng)，首次通過形式化方法顯著提升了 TEE 的內(nèi)核安全。「我們希望所有操作系統(tǒng)在未來都可以使用微內(nèi)核，」余承東表示?！竿ㄟ^數(shù)學(xué)方法來驗證可以保證絕對的安全?！?/section>

形式化驗證是是非常耗費算力的——一行程序代碼需要約 100 行代碼進(jìn)行形式化驗證。有了微內(nèi)核的設(shè)計，形式驗證變得更加可行。另外，微內(nèi)核的外核服務(wù)相互隔離，無需 Root 權(quán)限，即使部分組件被破解也不會攻破整個系統(tǒng)。

盡管現(xiàn)在的鴻蒙仍然保持了 Linux 內(nèi)核，支持所有傳統(tǒng)應(yīng)用。但在未來，余承東表示，鴻蒙希望能夠使用微內(nèi)核代替所有內(nèi)核，使用統(tǒng)一的框架在所有設(shè)備上運行同樣的程序。

分布式架構(gòu)操作系統(tǒng)

相比谷歌的 Fuchsia，鴻蒙是全球第一個基于微內(nèi)核的全場景分布式 OS。這一系統(tǒng)有分布式的架構(gòu)制程，能夠帶來內(nèi)核級的天生流暢。

鴻蒙 OS 是怎樣實現(xiàn)分布式工作的？據(jù)介紹，鴻蒙 OS 可以借助「軟總線」實現(xiàn)多終端硬件能力的跨設(shè)備調(diào)用。

硬件能力虛擬化為共享資源，分布式軟總線可以連接不同終端。一個操作系統(tǒng)可以讓同一用戶賬戶實現(xiàn)硬件能力的跨設(shè)備之間的調(diào)度?！高@是業(yè)界操作系統(tǒng)上從來沒有的能力，」余承東表示。

「極簡協(xié)議」是分布式軟總線的核心技術(shù)。它將四層協(xié)議棧精簡為一層，能夠提升有效載荷。

分布式軟總線可以讓時延小于 20ms，在丟包率 25% 的時候也能保證用戶體驗。這是如何做到的？余承東表示，鴻蒙能夠?qū)崿F(xiàn)實時的負(fù)載預(yù)測，確定時延引擎可以讓速度快的進(jìn)程和速度慢的進(jìn)程互相不干擾，從而提高效率。

同時在加載程序的過程中，使用確定時延引擎，根據(jù)不同應(yīng)用的負(fù)載提供相應(yīng)的計算資源進(jìn)行工作，而非像安卓系統(tǒng)那樣為所有應(yīng)用提供一樣的資源。

華為還表示，鴻蒙 OS 的高性能 IPC 讓進(jìn)程間通信效率，相比 Fuchsia 速度可以提升 5 倍。

方舟編譯器加持，比常規(guī)安卓快 60%

今年 4 月，華為在發(fā)布 P30 系列手機(jī)時推出了「方舟編譯器」它隨著 EMUI 9.1 一同放出，據(jù)稱能夠改善安卓應(yīng)用編譯效率，讓 APP 從原先的邊解釋邊執(zhí)行轉(zhuǎn)變?yōu)槿虣C(jī)器碼高效運行程序。

如果程序本身對華為的 EMUI 和麒麟處理器進(jìn)行了特別優(yōu)化，顯然可以獲得更好性能。華為宣稱，方舟編譯器可讓系統(tǒng)操作流暢度提升 24％，系統(tǒng)響應(yīng)速度提升 44％，第三方應(yīng)用重新編譯后流暢度可提升 60％。余承東表示，這是安卓系統(tǒng)歷史上重要的一步。

另外，鴻蒙 OS 也支持一次開發(fā)，全場景部署。憑借多終端開發(fā) IDE，多語言統(tǒng)一編譯，分布式架構(gòu) Kit 提供屏幕布局控件以及交互的自動適配，支持控件拖拽，面向預(yù)覽的可視化編程，從而使開發(fā)者可以基于同一工程高效構(gòu)建多端自動運行 App，實現(xiàn)真正的一次開發(fā)，多端部署，在跨設(shè)備之間實現(xiàn)共享生態(tài)。

余承東表示，華為方舟編譯器是首個取代 Android 虛擬機(jī)模式的靜態(tài)編譯器，可供開發(fā)者在開發(fā)環(huán)境中一次性將高級語言編譯為機(jī)器碼。此外，方舟編譯器未來將支持多語言統(tǒng)一編譯，可大幅提高開發(fā)效率。

今天所有的安卓應(yīng)用都是 Java 的 DEX code 和 C/C++庫的文件（APK），在運行時還需要手機(jī)再度編譯為機(jī)器碼再進(jìn)行執(zhí)行。而方舟編譯器可以混編不同的語言，可以統(tǒng)一表示和優(yōu)化 Java 和 C++，同時形成的可執(zhí)行程序不需要手機(jī)再做編譯。這種過程擯棄了安卓系統(tǒng)迄今已來的短板，極大提高了應(yīng)用流暢度。

華為表示，方舟編譯器的框架將在今年 9 月開源。而在 2020 年，華為將會開源方舟編譯器的所有代碼。

華為試圖以物聯(lián)網(wǎng)作為突破口的方向或許是正確的：當(dāng)前智能手機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)成熟，未來最大的機(jī)會在于物聯(lián)網(wǎng)。根據(jù)軟銀總裁孫正義的預(yù)測，到 2035 年，預(yù)計每個人需要 100 個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將達(dá)到 1 萬億個。而物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和手機(jī)有巨大的差異，需要新的操作系統(tǒng)的支撐。

華為一直在測試鴻蒙操作系統(tǒng)與安卓應(yīng)用程序的兼容性。鴻蒙系統(tǒng)還具有加密功能，能夠更好地保護(hù)個人數(shù)據(jù)以及防止用戶隱私遭到侵犯。

在大會上，華為還公布了鴻蒙內(nèi)核及 OS 的演進(jìn)路標(biāo)。首先，華為將在今年首發(fā)的智慧屏產(chǎn)品中率先使用鴻蒙 OS 1.0。未來三年，除完善相關(guān)技術(shù)外，鴻蒙 OS 會逐步應(yīng)用在可穿戴、智慧屏、車機(jī)等更多智能設(shè)備中。

除了明天即將發(fā)布的「電視」榮耀智慧屏，鴻蒙什么時候能用在手機(jī)上？余承東表示：隨時可用。

「我們優(yōu)先使用谷歌生態(tài)，如果安卓操作系統(tǒng)無法使用了，我們就隨時可用鴻蒙。我們的鴻蒙是面向未來的操作系統(tǒng)，具有速度更快、更安全、具有完善可擴(kuò)展性等特性?！?/section>

此前有消息人士表示：「華為推出的搭載鴻蒙系統(tǒng)的手機(jī)將于 2019 年第四季度上市，備貨量將達(dá)到數(shù)百萬部，并預(yù)計將與華為 Mate 30 系統(tǒng)同時在消費者面前亮相?！?/section>

搭載鴻蒙系統(tǒng)的手機(jī)預(yù)計定價在 2000 元左右，主要面向中低端手機(jī)用戶。這樣一來，華為就可以更快更便捷地在手機(jī)市場鋪展開這款手機(jī)，同時也不會為用戶造成經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

最后，為了讓更多的開發(fā)者可以使用先進(jìn)的下一代操作系統(tǒng)，余承東宣布鴻蒙系統(tǒng)開源：「我們相信鴻蒙 OS 的推出會極大地提升產(chǎn)業(yè)的活力和生態(tài)的豐富性，希望鴻蒙 OS 的推出能夠為全場景時代帶來更加豐富多彩的體驗。我們歡迎全球開發(fā)者積極支持鴻蒙 OS 生態(tài)建設(shè)，共同為消費者打造全場景智慧化生活體驗。」